本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)磁場下鋁合金及鈦合金擴(kuò)散連接行為研究

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【摘要】：在傳統(tǒng)的鋁合金熔焊過程中,較大的比熱和線膨脹系數(shù)使焊接能量損失大,極易產(chǎn)生氧化膜夾渣、焊接變形和裂紋;鈦合金在加工時容易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象,傳統(tǒng)的加工過程不易滿足高精度高弧度的要求。而擴(kuò)散連接由于其焊接溫度低,精度高可以為上述問題提供一種解決思路,但是擴(kuò)散連接由于其效率低下而在應(yīng)用上受到限制。強(qiáng)磁場下物質(zhì)能夠在原子的尺度上接受其強(qiáng)大的磁化能量,并且不需要直接接觸,材料的諸多微觀行為,比如分子和原子的匹配、排列、遷移,從而受到影響。脈沖強(qiáng)磁場更是可以產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力取代傳統(tǒng)的機(jī)械、氣脹加壓。因此可以考慮利用強(qiáng)磁場驅(qū)動材料的擴(kuò)散連接,同時在此過程中研究強(qiáng)磁場影響原子擴(kuò)散的物理機(jī)理。本文以在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的1420鋁合金和TC4鈦合金為研究對象,前者在數(shù)學(xué)形式簡單的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場中熱處理的研究,可以從科學(xué)層面上解釋強(qiáng)磁場影響原子擴(kuò)散的物理機(jī)理,而后者在能產(chǎn)生很強(qiáng)電磁力的脈沖強(qiáng)磁場的驅(qū)動下進(jìn)行擴(kuò)散連接,能夠從技術(shù)層次上探索電磁力取代傳統(tǒng)的機(jī)械、氣脹加壓,實(shí)現(xiàn)合金間的可靠連接。研究顯示添加穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場之后,純鋁一側(cè)晶粒尺寸有所升高,鋁合金一側(cè)則正好相反;EBSD分析顯示鋁合金一側(cè)不論有無磁場,均沒有明顯的取向結(jié)構(gòu);軋制純鋁板材微弱的織構(gòu)在強(qiáng)磁場中得到了些許加強(qiáng);EDS分析得到的濃度-距離曲線呈典型的一維半無限大擴(kuò)散偶的擴(kuò)散結(jié)果,計(jì)算得到的不同條件下Al-Mg互擴(kuò)散系數(shù)表明橫向強(qiáng)磁場對該擴(kuò)散體系有抑制作用,這一點(diǎn)與國內(nèi)外大部分的研究結(jié)果相同。同時利用磁致電阻結(jié)合雙極性擴(kuò)散理論,半定量地解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。脈沖強(qiáng)磁場的放電次數(shù)、放電電壓和實(shí)驗(yàn)溫度都對鈦合金的的擴(kuò)散連接起正向促進(jìn)作用,表現(xiàn)在焊縫處的孔洞減少、接頭剪切強(qiáng)度增加、斷口處撕裂帶增多、Al原子的擴(kuò)散距離增加和擴(kuò)散系數(shù)增加等等,放電次數(shù)為10次時效果達(dá)到飽和,放電電壓為9KV時作用效果已經(jīng)比較明顯,剪切強(qiáng)度在飽和時約為400MPa;放電次數(shù)和放電電壓對焊接的促進(jìn)作用是通過強(qiáng)大的電磁力實(shí)現(xiàn)的,一方面電磁力在宏觀上使試樣結(jié)合的更好,另一方面在微觀上,脈沖強(qiáng)磁場使原子獲得額外的不均勻分布的磁化能,最終磁化能梯度導(dǎo)致額外的原子擴(kuò)散流。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 鈦合金 擴(kuò)散連接 強(qiáng)磁場 擴(kuò)散系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 背景12-14
• 1.2 擴(kuò)散理論14-17
• 1.2.1 擴(kuò)散的唯象理論14-15
• 1.2.2 擴(kuò)散的原子理論15-16
• 1.2.3 擴(kuò)散的熱力學(xué)分析16-17
• 1.3 強(qiáng)磁場材料科學(xué)17-21
• 1.3.1 引言17-18
• 1.3.2 強(qiáng)磁場在控制流體對流中的應(yīng)用18-19
• 1.3.3 強(qiáng)磁場在形成取向中的應(yīng)用19-20
• 1.3.4 強(qiáng)磁場中材料的熱處理研究20-21
• 1.4 強(qiáng)磁場對合金中元素?cái)U(kuò)散影響研究現(xiàn)狀21-26
• 1.4.1 強(qiáng)磁場對間隙擴(kuò)散影響研究進(jìn)展21-23
• 1.4.2 強(qiáng)磁場對空位擴(kuò)散影響研究進(jìn)展23-26
• 1.5 選題意義和研究內(nèi)容26-28
• 1.5.1 選題意義和研究目的26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27-28
• 第二章 強(qiáng)磁場下鋁-鋁鎂合金擴(kuò)散連接行為研究28-41
• 2.1 前言28
• 2.2 研究對象28-29
• 2.3 擴(kuò)散偶的預(yù)制備29-31
• 2.3.1 試樣準(zhǔn)備29
• 2.3.2 擴(kuò)散偶制備29-31
• 2.4 強(qiáng)磁場下擴(kuò)散偶的保溫?zé)崽幚?/span>31-33
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析33-40
• 2.5.1 擴(kuò)散界面處微觀組織分析33-39
• 2.5.2 擴(kuò)散界面處成分分析39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 強(qiáng)磁場對鎂在鋁鎂合金中互擴(kuò)散系數(shù)的影響41-48
• 3.1 前言41
• 3.2 互擴(kuò)散系數(shù)求解思路41-43
• 3.3 計(jì)算結(jié)果43-44
• 3.4 理論解釋44-47
• 3.4.1 等離子體動力學(xué)理論44-46
• 3.4.2 磁致電阻理論結(jié)合雙極性擴(kuò)散46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 脈沖強(qiáng)磁場驅(qū)動鈦合金擴(kuò)散連接48-61
• 4.1 前言48
• 4.2 強(qiáng)磁場驅(qū)動擴(kuò)散連接實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析49-60
• 4.3.1 擴(kuò)散連接界面組織分析49-51
• 4.3.2 擴(kuò)散連接接頭性能評價51-56
• 4.3.3 擴(kuò)散連接界面元素分布規(guī)律研究56-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文68-70

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2 何鵬,張九海,馮吉才,錢乙余;相變擴(kuò)散連接界面生成金屬間化合物的數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報(bào);2000年03期

3 孟慶森,俞萍,張麗娜,薛錦;金屬與硼硅玻璃場致擴(kuò)散連接形成機(jī)理[J];焊接學(xué)報(bào);2001年04期

4 周榮林,郭德倫,張銀根;相變擴(kuò)散連接工藝參數(shù)對鈦與不銹鋼接頭強(qiáng)度的影響[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2002年04期

5 何鵬,錢乙余,馮吉才,麥漢輝,賈進(jìn)國,劉世胄;復(fù)合阻隔法的阻隔效應(yīng)原理及其在擴(kuò)散連接中的應(yīng)用[J];焊接學(xué)報(bào);2002年02期

6 徐子文,阮中健,張桂林,黃正;擴(kuò)散連接中界面遷移機(jī)制研究[J];焊接技術(shù);2003年01期

7 陳少平,孟慶森;陶瓷與金屬場致擴(kuò)散連接的應(yīng)用及發(fā)展[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2003年02期

8 郭偉,趙熹華,宋敏霞,馮吉才,楊飚;TC4/Ni/QAl10-3-1.5擴(kuò)散連接研究[J];焊接學(xué)報(bào);2005年07期

9 王振東;鄭劍平;楊啟法;張品源;陳超;楚建新;;銅-可伐熱等靜壓擴(kuò)散連接初步分析[J];中國原子能科學(xué)研究院年報(bào);2005年00期

10 郭偉;趙熹華;宋敏霞;馮吉才;楊飚;;裝配間隙對膨脹壓差法擴(kuò)散連接壓力的影響[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2007年01期

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1 錢錦文;李京龍;熊江濤;張賦升;林鑫;;Ti_2AlNb/GH4169擴(kuò)散連接反應(yīng)動力學(xué)過程[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

2 李鵬;李京龍;;添加中間層擴(kuò)散連接鈦合金與不銹鋼研究[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

3 謝軍;吳衛(wèi)東;杜凱;鄭鳳成;葉成鋼;黃麗珍;袁光輝;;Al/Cu微米級厚度薄膜擴(kuò)散連接工藝及顯微組織分析[A];第三屆北京核學(xué)會核應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

4 吳愛國;;TC4擴(kuò)散連接電子束焊接件疲勞特性的評估[A];北京力學(xué)會第11屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2005年

5 胡鑫;王振強(qiáng);黃克忠;;溫度對AZ31B鎂合金擴(kuò)散連接接頭性能的影響[A];第二屆民用飛機(jī)制造技術(shù)及裝備高層論壇資料匯編（論文集）[C];2010年

6 趙峰寬;李京龍;熊江濤;張賦升;孫兵兵;;Mo-Ta擴(kuò)散連接中的擴(kuò)散行為[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

7 孫兵兵;李京龍;熊江濤;張賦升;籍成宗;;Au-Si共晶擴(kuò)散連接單晶硅接頭的微觀組織和性能研究[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

8 王錫勝;鮮曉斌;張鵬程;王慶富;黃火根;鄧廣平;陳偉;;Be│Ti/Cu│CuCrZr熱等靜壓擴(kuò)散連接試驗(yàn)研究[A];中國核學(xué)會核材料分會2007年度學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

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1 邵杰 許慧元;超塑成形/擴(kuò)散連接：一種先進(jìn)鈑金輕量化制造技術(shù)[N];中國航空報(bào);2013年

2 吳丹;按預(yù)想形狀和尺寸讓金屬自由變形[N];科技日報(bào);2004年

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1 郭偉;Ti-6Al-4V/QAl10-3-1.5異種材料擴(kuò)散連接研究[D];吉林大學(xué);2006年

2 沈孝芹;Al_2O_3-TiC/W18Cr4V擴(kuò)散連接界面結(jié)構(gòu)及應(yīng)力分布研究[D];山東大學(xué);2010年

3 宋敏霞;異種材料Ti-6Al-4V/ZQSn10-10擴(kuò)散連接研究[D];吉林大學(xué);2007年

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6 劉宏;氫在TC4鈦合金擴(kuò)散連接中的作用機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

7 陳思杰;耐熱鋼瞬時液相擴(kuò)散連接界面結(jié)構(gòu)與強(qiáng)化機(jī)制研究[D];西安理工大學(xué);2008年

8 胡利方;多物理場耦合條件下金屬與陶瓷（金屬）的擴(kuò)散連接界面結(jié)構(gòu)特征及力學(xué)性能研究[D];太原理工大學(xué);2013年

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1 宮金鑫;交流和脈沖電場作用下SiC與Ti的擴(kuò)散連接及其機(jī)理[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 張偉杰;TZM合金擴(kuò)散連接工藝及機(jī)理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 黃亮;高溫鈦合金擴(kuò)散焊界面缺欠的形成及對力學(xué)性能的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 高曉濤;γ-TiAl基合金蜂窩結(jié)構(gòu)高溫?cái)D壓及擴(kuò)散連接[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 Guillaume Begin（顧羅莫）;熱氫處理對電場作用下Ti3Al合金擴(kuò)散連接的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 楊琴;鈦合金與鈦鋁合金的擴(kuò)散連接工藝研究[D];華北電力大學(xué);2015年

7 丁亮;強(qiáng)磁場下鋁合金及鈦合金擴(kuò)散連接行為研究[D];上海交通大學(xué);2015年

8 孔紀(jì)蘭;鈹/不銹鋼擴(kuò)散連接的研究[D];重慶大學(xué);2002年

9 王天成;藍(lán)寶石擴(kuò)散連接研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 趙渙凌;Ti-6Al-4V/ZQSn10-10膨脹壓差法擴(kuò)散連接界面行為分析[D];吉林大學(xué);2008年

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